16
2.5 PARAMETER PENTING DALAM DIGESTASI ANAEROBIK
Tingkat di mana mikroorganisme tumbuh adalah sangat penting dalam proses digestasi Anaerobik. Parameter operasi digester harus dikendalikan sehingga
dapat meningkatkan aktivitas mikroba dan dengan demikian meningkatkan efisiensi sistem degradasi anaerobik sistem [30]. Beberapa parameter ini dibahas dalam
bagian berikut.
2.5.1 Temperatur
Proses digestasi anaerobik dapat dioperasikan pada temperatur yang berbeda. Temperatur dapat dibagi dalam 3 range yaitu psycrophilic dibawah 25
o
C, mesophilic 25
o
C - 45
o
C, thermophilic 45
o
C-70
o
C [19, 44]. Ada dua rentang suhu yang memberikan kondisi pencernaan yang optimal untuk produksi metana - rentang
mesofilik dan termofilik. Rentang mesofilik optimum untuk produksi metana dianggap 30°C - 35°C dan suhu termofilik antara 50°C - 65°C. Telah diamati bahwa
suhu yang lebih tinggi dalam rentang termofilik mengurangi waktu retensi yang diperlukan [17, 30]. Berikut adalah tabel hubungan langsung antara temperatur
operasi dan Hydraulic Retention Time HRT :
Tabel 2.6 Hubungan antara Temperatur Operasi dan Hydraulic Retention Time HRT [19]
Tahapan termal Temperatur proses
HRT minimum Psychrophilic
20 C
70 - 80 hari Mesophilic
30 sampai 42 C
30 - 40 hari Thermophilic
43 sampai 55 C
15 – 20 hari
Rentang mesofilik terletak di antara sekitar 25 °C dan 40 °C, tetapi produksi biogas hanya dapat dipertahankan jika suhu tidak turun di bawah sekitar 32 °C. Hal
ini terutama produsen metana yang tumbuh lebih lamban pada suhu yang lebih rendah. Suhu optimal untuk produsen metana mesofilik adalah sekitar 35 °C - 37 °C.
Jika suhu turun di bawah suhu optimum, organisme fermentasi yang kurang sensitif terhadap fluktuasi suhu terus menghasilkan berbagai asam lemak dan alkohol.
Karena produsen metana tidak lagi aktif, mereka tidak dapat mencerna semua produk
8QLYHUVLWDV6 XPDWHUD8WDUD
17 fermentasi yang terbentuk. Oleh karena itu, ini terakumulasi dengan cepat dengan
hasil bahwa pH turun dan proses berhenti [17]. Rentang termofilik terletak pada suhu antara 40°C dan 50 °C, produsen
metana sangat aktif dan pada sekitar 42°C bakteri pada mesofilik mati, meskipun mikroorganisme tahan panas dapat bertahan hidup. Sekitar 10 dari flora mikroba
dalam proses mesofilik dapat terdiri dari spesies termofilik. Rentang termofilik untuk proses biogas adalah antara 50 °C dan 60°C, dan suhu yang bekerja untuk
menghasilkan biogas pada suhu termofilik biasanya antara 50°C dan 55°C. Panas menyebabkan mikroorganisme menjadi 25 -50 lebih aktif daripada di mesofilik.
Umumnya, proses untuk menghasilkan biogas ini lebih cepat pada suhu tinggi. Panas membuat mikroorganisme bekerja lebih cepat. Suhu yang lebih tinggi juga dapat
meningkatkan ketersediaan senyawa organik tertentu karena kelarutan umumnya meningkat dengan meningkatnya suhu. Sebagai akibat dari peningkatan kelarutan,
viskositas bahan tertentu mungkin lebih rendah dalam kondisi termofilik, yang memfasilitasi pencampuran. Keuntungan lain dari termofilik adalah bahwa suhu
tinggi menyediakan sanitasi alami bahan; mikroorganisme patogen yang tidak diinginkan seperti Salmonella dimusnahkan dengan lebih efisien pada suhu yang
lebih tinggi. Kondisi termofilik juga dapat membuat proses lebih sensitif terhadap gangguan. Hal ini sebagian disebabkan oleh suhu optimal mikroorganisme yang yang
dekat dengan suhu maksimum di mana banyak mikroorganisme mati atau menjadi tidak aktif. Meningkatkan suhu beberapa derajat dapat menyebabkan gangguan
proses. Menurunkan suhu beberapa derajat mungkin tidak mengganggu proses sebanyak meningkatkan suhu, tetapi bahkan mungkin ini menyebabkan
ketidakseimbangan antara fermentasi dan pembentukan metana [17]. Secara umum, spesies mikroorganisme yang hadir lebih sedikit dan aktif
dalam termofilik, dibandingkan dengan mesofilik. Dengan demikian, proses mesofilik sering melibatkan lebih besar keanekaragaman organisme dan karena itu
dapat lebih stabil dan lebih siap untuk beradaptasi dengan perubahan. Jumlah total mikroorganisme aktif dapat sebagai besar dalam termofilik seperti dalam proses
mesofilik. Biomassa mikroba terbentuk per jumlah substrat sedikit lebih rendah untuk termofilik dibandingkan dengan mikroorganisme mesofilik yang dapat
mengakibatkan jumlah yang lebih kecil dari kelebihan lumpur yang dihasilkan oleh
8QLYHUVLWDV6 XPDWHUD8WDUD
18 proses termofilik. Substrat dan jenis proses juga dapat berdampak pada bagaimana
proses menangani temperatur meningkat dari mesofilik ke lingkungan termofilik. Spesies mikroorganisme pada suhu termofilik dapat bertahan jika suhu menurun,
tetapi mereka kemudian akan bekerja lebih lambat, karena kondisi yang tidak optimal [17].
Kestabilan temperatur menentukan proses digestasi anaerobik. Dalam prakteknya, temperatur operasi dipilih dengan pertimbangan umpan yang digunakan
dan kebutuhan temperatur proses selalu disediakan dengan lantai atau dinding yang menggunakan sistem pemanas [19]. Gambar berikut menunjukkan hubungan antara
nilai biogas relatif yang bergantung pada temperatur dan HRT:
Gambar 2.5 Hubungan Antara Nilai Biogas Relatif Yang Bergantung Pada Temperatur Dan HRT [19]
Penambahan suhu juga meningkatkan laju produksi metana berikut gambar 2.6 yang menunjukkan laju pertumbuhan metana
8QLYHUVLWDV6 XPDWHUD8WDUD
19 Gambar 2.6 Laju Peningkatan Metana [18, 20]
Aturan umum untuk suhu digestasi anaerobik pada rentang mesofilik dan termofilik setelah suhu diatur, seharusnya dijaga konstan dan tidak bervariasi lebih
dari + - 0,5 °C untuk mencapai hasil terbaik. Fluktuasi suhu yang kecil maks +- 2- 3 °C dapat ditoleransi, terutama jika proses ini dinyatakan stabil sehubungan dengan
hal-hal seperti alkalinitas. Produksi metana umumnya lebih sensitif terhadap fluktuasi suhu dari mikroorganisme lain dalam proses digestasi. Sebuah suhu yang
stabil dalam tangki digestasi paling mudah dicapai dengan menggunakan beberapa bentuk agitasi [19]. Terutama penting untuk mesofilik pada kisaran suhu 40 - 45 °C,
karena dalam rentang bahwa mereka kehilangan aktivitas mereka [4].
2.5.2 Derajat Keasaman power of Hydrogen pH
Kategori